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三次元マルチスケール操作を用いたオンチップ限定空間における細胞計測

研究課題

研究課題/領域番号 17360113
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 知能機械学・機械システム
研究機関東北大学

研究代表者

新井 史人  東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90221051)

研究分担者 福田 敏男  名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70156785)
研究期間 (年度) 2005 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
17,120千円 (直接経費: 16,400千円、間接経費: 720千円)
2007年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2006年度: 6,300千円 (直接経費: 6,300千円)
2005年度: 7,700千円 (直接経費: 7,700千円)
キーワード光ピンセット / システムオンチップ / 精密部品加工 / マイクロ・ナノデバイス / マイクロマシン / 三次元操作 / 限定空間 / 光硬化性樹脂
研究概要

細胞の機能とその仕組みを解明するため,細胞が環境中の外部刺激に対してどう反応し,どう状態を変化させるのかを計測するためのシステムの基盤技術に関して研究を行った.
(1)三次元レーザマニピュレーション:対象物を三次元空間で探索し,目標物を高速に操作するための三次元レーザマニピュレーションを実現した.従来のガルバノミラーの二次元走査に加えて,対物レンズを上下方向に駆動することで,レーザの焦点位置を三次元的に制御した.このとき,CCDカメラの撮影タイミングを対物レンズの駆動タイミングと連動することで,画面のブレをなくすことに成功した.
(2)マイクロツールによる三次元操作:温度変化によってゾル・ゲル相転移をおこす熱ゲル化物質を用い,細胞の操作手法を確立した.脂質ナノチューブの三次元操作が可能となった.また,微細加工により製作したマイクロツールを用いた間接マニピュレーションにより,細胞などの搬送制御を行い,細胞操作における安定条件を実験により明らかにした.
(3)オンチップ限定空間形成:マイクロチャネル内にフォトリソグラフィによってパタンニングした限定空間を形成し,その内部で細胞の特性を評価することが可能な実験系を構築した.光硬化性樹脂を用いてマイクロチャネル内に垂直半透膜を形成し,マイクロチャネル内に限定空間をその場形成した.また,オンチップpH計測センサを実現して,評価した.
(4)三次元マルチスケール操作を用いたオンチップ限定空間における細胞計測:フォトリソグラフィ技術により,任意形状の流路を製作した.このチップを用いて,細胞の長距離搬送や三次元操作を行った.また,限定空間に細胞を搬送しオンチップ細胞分離・培養実験を行うための環境を構築し,オンチップ細胞分離・反応・培養実験を行った.

報告書

(4件)
  • 2007 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2008 2007 2006 2005

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (23件)

  • [雑誌論文] 3D Manipulation of Lipid Nanotubes with Functional Gel Microbeads2007

    • 著者名/発表者名
      Fumihito Arai
    • 雑誌名

      Journal of Robotics and Mechatronics Vol.19, No.2

      ページ: 198-204

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 3D Manipulation of Lipid Nanotubes with Functional Gel Microbeads2007

    • 著者名/発表者名
      Fumihito Arai
    • 雑誌名

      Journal of Robotics and Mechatronics Vol. 19 No. 2

      ページ: 198-204

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 3D Manipulation of Lipid Nanotubes with Functional Gel Microbeads2007

    • 著者名/発表者名
      Fumihito Arai
    • 雑誌名

      Journal of Robotics and Mechatronics Vol.19,No.2(印刷中)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 3D 6DOF Manipulation of Microbead by Laser Tweezers2006

    • 著者名/発表者名
      Fumihito Arai
    • 雑誌名

      Journal of Robotics and Mechatronics Vol.18, No.2

      ページ: 153-159

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 3D 6DOF Manipulation of Microbead by Laser Tweezers2006

    • 著者名/発表者名
      Fumihito Arai
    • 雑誌名

      Journal of Robotics and Mechatronics Vol. 18 No. 2

      ページ: 153-159

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 3D 6DOF Manipulation of Microbead by Laser Tweezers2006

    • 著者名/発表者名
      Fumihito Arai
    • 雑誌名

      Journal of Robotics and Mechatronics Vol.18,No.2

      ページ: 153-159

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] In situ formation of a gel microbead for indirect laser micromanipulation of microorganisms2005

    • 著者名/発表者名
      Akihiko Ichikawa
    • 雑誌名

      APPLIED PHYSICS LETTERS 87

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [学会発表] FUNCTIONALIZED HYDROGEL SURFACE PATTERNED IN A CHIP FOR LOCAL PH SENSISNG2008

    • 著者名/発表者名
      Hisataka Maruyama
    • 学会等名
      IEEE MEMS 2008 Conference
    • 発表場所
      アリゾナ州,ツーソン
    • 年月日
      2008-01-16
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] FUNCTIONALZED HYDROGEL SURFACE PATTERNED IN A CHIP FOR LOCAL PH SENSISNG2008

    • 著者名/発表者名
      Hisataka Maruyama
    • 学会等名
      Micro Electro Mechanical Systems 2008 (MEMS008)
    • 発表場所
      Tucson, AZ, USA
    • 年月日
      2008-01-16
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 光ピンセットを用いたオンチップ環境計測2007

    • 著者名/発表者名
      松本秀之
    • 学会等名
      第8回(社)計測自動制御学会 システムインテグレーション部門講演会
    • 発表場所
      広島市,広島国際大学
    • 年月日
      2007-12-20
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Environmental measurements on bio-chip using laser tweezers2007

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki MATSUMOTO
    • 学会等名
      System Integration 2007 (SI2007)
    • 発表場所
      Hiroshima
    • 年月日
      2007-12-20
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 3D Manipulation of Lipid Nanotubes Using Laser Trapped Functional Gel Microbeads2007

    • 著者名/発表者名
      Fumihito Arai
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Intelligent Rob otics and Systems
    • 発表場所
      カリフォルニア州,サンディエゴ
    • 年月日
      2007-10-30
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 3D Manipulation of Lipid Nanotubes Using Laser Trapped Functional Gel Microbeads2007

    • 著者名/発表者名
      Fumihito Arai
    • 学会等名
      2007 IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems (IROS2007)
    • 発表場所
      San Diego, CA, USA
    • 年月日
      2007-10-30
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 3D Manipulation of Lipid Nanotubes Using Laser Trapped Functional Gel Microbeads2007

    • 著者名/発表者名
      Fumihito Arai
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Intelligent Robotics and Systems
    • 発表場所
      アメリカ,サンディエゴ
    • 年月日
      2007-10-30
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] フォトファブリケーションによるマイクロツールの製作とオンチップレーザ操作2007

    • 著者名/発表者名
      松本秀之
    • 学会等名
      第15回化学とマイクロナノシステム研究会
    • 発表場所
      仙台市,東北大学青葉記念会館
    • 年月日
      2007-05-25
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] フォトファブリケーションによるマイクロツールの製作とオンチップレーザ操作2007

    • 著者名/発表者名
      松本秀之
    • 学会等名
      第15回化学とマイクロナノシステム研究会
    • 発表場所
      東北大学青葉記念会館
    • 年月日
      2007-05-25
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 機能性ゲルツールのオンチップ組み立てとマイクロチップ内環境計測2007

    • 著者名/発表者名
      丸山央峰
    • 学会等名
      ROBOMECH 2007 in AKITA
    • 発表場所
      秋田市,秋田拠点センターALVE
    • 年月日
      2007-05-12
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] オンチップ細胞操作システムに関する研究 -その1:フォトファブリケーションによるマイクロツールの製作とオンチップレーザ操作-2007

    • 著者名/発表者名
      松本秀之
    • 学会等名
      ROBOMECH 2007 in AHITA
    • 発表場所
      秋田市,秋田拠点センターALVE
    • 年月日
      2007-05-12
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Microassembly of Functional Gel-Tool and Environment Measurement in Microchip2007

    • 著者名/発表者名
      Hisataka MARUYAMA
    • 学会等名
      2007 JSME Conf. Robotics and Mechatronics
    • 発表場所
      Akita
    • 年月日
      2007-05-12
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] On-chip cell manipulation systems -Part 1: Fabrication of microtools using photo-fabrication and on-chip laser manipulation-2007

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki MATSUMOTO
    • 学会等名
      2007 JSME Conf. Robotics and Mechatronics
    • 発表場所
      Akita
    • 年月日
      2007-05-12
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] オンチップ細胞操作システムに関する研究 -その1:フォトファブリケーションによるマイクロツールの製作とオンチップレーザ操作-2007

    • 著者名/発表者名
      松本秀之
    • 学会等名
      ROBOMECH 2007 in AKITA Conference Digest
    • 発表場所
      秋田拠点センターALVE
    • 年月日
      2007-05-12
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 3D MANIPULATION of LIPID NANOTUBES with PHOTO-CROSSLINKABLE GEL MICRO-BEADS for NANO-ASSENBLY2006

    • 著者名/発表者名
      Toshiaki Endo
    • 学会等名
      10th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (μTAS2006)
    • 発表場所
      千代田区,東京国際フォーラム
    • 年月日
      2006-11-06
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 3D MANIPULATION of LIPID NANOTUBES with PHOTO-CROSSLINKABLE GEL MICRO-BEADS for NANO-ASSENBLY2006

    • 著者名/発表者名
      Toshiaki Endo
    • 学会等名
      10th Int. Conf. on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (μTAS2006)
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      2006-11-06
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] ナノアセンブリのための脂質ナノチューブの機能性ゲルツール操作2006

    • 著者名/発表者名
      遠藤稔明
    • 学会等名
      第24回日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      岡山市,岡山大学津島キャンパス
    • 年月日
      2006-09-16
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Manipulation of a lipid nanotube with functional gel micro-tools for nano assembly2006

    • 著者名/発表者名
      Toshiaki ENDO
    • 学会等名
      24^<th> Annual Conference of the Robotics Society of Japan
    • 発表場所
      Okayama
    • 年月日
      2006-09-16
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 機能性ゲルマイクロツールを用いた脂質ナノチューブの水中ハンドリング2006

    • 著者名/発表者名
      新井史人
    • 学会等名
      ROBOMECH 2006
    • 発表場所
      新宿区,早稲田大学理工学部
    • 年月日
      2006-05-27
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Manipulation of a lipid nanotube with functional microtools in water solutions2006

    • 著者名/発表者名
      Fumihito ARAI
    • 学会等名
      2006 JSME Conf. Robotics and Mechatronics
    • 発表場所
      Waseda, Tokyo
    • 年月日
      2006-05-27
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 3D 6DOF Manipulation of Micro-object Using Laser Trapped Microtool2006

    • 著者名/発表者名
      Fumihito Arai
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Robotics and Automation
    • 発表場所
      フロリダ州,オーランド
    • 年月日
      2006-05-16
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 3D 6DOF Manipulation of Micro-object Using Laser Trapped Microtool2006

    • 著者名/発表者名
      Fumihito Arai
    • 学会等名
      2006 IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation (ICRA2006)
    • 発表場所
      Orlando, Florida, USA
    • 年月日
      2006-05-16
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Fabrication of microtools using photo-fabrication and on-chip laser manipulation2005

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki MATSUMOTO
    • 学会等名
      15^<th> Chemistry and Micro-Nano Systems (CHEMINAS)
    • 発表場所
      Sendai
    • 年月日
      2005-05-25
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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